عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار دیوار¬های برشی مزدوج پس از انهدام تیر¬های همبند
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1471;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 47044
- تاریخ دفاع
- ۱۷ بهمن ۱۳۸۹
- دانشجو
- محمدمهدی قریب
- استاد راهنما
- شهرام وهدانی
- چکیده
- با پیدایش مفاهیم نوینی چون طراحی بر اساس عملکرد و شاخص خرابی، موضوع مقاومت باقیمانده در سیستم¬های سازه¬ای چون قاب¬ها پس از خرابی جهت بررسی سطح عملکرد آنها در تحریک لرزه¬ای با سطح خطر بالا روز به روز در حال گسترش است. سیستم دیوارهای برشی مزدوج، دو دیوار برشی با تیرهای همبند میانی، نیز از این قاعده مستثنی نیستند که در آنها ظرفیت غیر¬خطی غالباَ تحت تأثیر رفتار غیرخطی و حتی خرابی در تیرهای همبند می¬باشد؛ از این رو پیدا کردن محل دقیق نقطه-ی خرابی در تیرها و در نتیجه رفتار این سیستم¬ها پس از انهدام تیرهای همبند و مقاومت باقیمانده سیستم حائز اهمیت می¬باشد. دراین مطالعه به بررسی رفتار و ظرفیت غیرخطی سیستم¬های دیوار برشی مزدوج مختلف (56 و هشت طبقه) تحت مجموعه¬ای از تحلیل¬های استاتیکی غیرخطی (بارافزون) با تغییر پارامترهای اساسی طراحی در تیرها و دیوارهای برشی پرداخته شده است. هر چند پیش از آن تعدادی تحلیل دینامیکی جهت رفتارسنجی اولیه انجام شده است. از آن جمله می¬توان به تحلیل مدال جهت پیدا کردن مشخصات مدهای ارتعاش طبیعی غالب شامل شکل، دوره تناوب ودرصد مشارکت جرمی، و تحلیل غیرخطی تاریخچه زمانی جهت بررسی جذب انرژی سیستم و رفتار غیرالاستیک هیسترزیس در مؤلفه¬های اجزای تشکیل دهنده¬ی سیستم شامل تیرها و دیوارها اشاره نمود. بعنوان شروع، به بررسی انواع گسیختگی¬های محتمل در سیستم دیوارهای برشی مزدوج در دو دسته¬ی کلی پرداخته شده است. دسته¬ی اول، گسیختگی کلی، شامل گسیختگی در دیوارهای برشی (از نوع خمشی، برشی یا حتی محوری در عملکرد کوپله) وگسیختگی در تیرهای همبند (از نوع خمشی یا برشی در غالب مفاصل پلاستیک) می¬باشد. دسته¬ی دوم، گسیختگی موضعی، شامل مکانیزم طبقه¬ی نرم (از نوع خمشی یا برشی)، گسیختگی دراتصال تیر همبند به دیوار (تحت تأثیر میزان شکل¬پذیری دوران وتری تیرهای پیوند) و مکانیزم قابی می¬باشد. در ادامه، به بررسی گسیختگی در تیرهای همبند با جزئیات پرداخته شده است که از طرفی منحنی ظرفیت غیرخطی سیستم را تحت تأثیر قرار می¬دهد و از طرف دیگر می¬تواند با عملکرد فیوز به شکل¬پذیری و جذب انرژی غیر الاستیک سیستم کمک شایان توجهی نماید. تیرهای همبند سه فاز عملکردی را در سیستم ایجاد می¬نمایند. فاز اول، عملکرد کوپله تا رسیدن تیرها به کاهش مقاومت می¬باشد که با توجه به عملکرد غالب محوری هر یک از دیوارها بجای عملکرد خمشی بسیار پر بازده است. فاز دوم، عملکرد مجزا با درصد همبندی حداقل در اثر مقاومت باقیمانده در مفاصل پلاستیک تیرها می¬باشد که تا خرابی نهایی تیرها ادامه دارد. و در نهایت فاز سوم، عملکرد کاملاَ مجزای دیوارها در بارگذاری جانبی است. بعنوان نتیجه، تیرهای همبند بر اساس توانایی آنها در برقرای همبندی بین دیوارها به سه دسته¬ی کلی، قوی، متوسط و ضعیف، با تعریف شاخص¬های ضعف ?(??_w) و قدرت ?(??_s) تیر طبقه بندی شده¬اند. تیرهای همبند قوی دارای پتانسیل غالب گسیختگی برشی می¬باشند و با رفتار الاستیک خود در تیرهای همبند خیلی قوی امکان تشکیل طبقه¬ی نرم را در دیوار ایجاد می¬نمایند. تیرهای همبند متوسط با گسیختگی خمشی در خاموت گذاری متداول (?2V_c?V?_s?4V_c) می¬باشند و در نهایت تیرهای همبند ضعیف که دارای پتانسیل غالب گسیختگی خمشی می¬باشند تنها در مقادیر خاموت گذاری حداقل (?0?V?_s
- Abstract
- With development of new concepts like Performance Based Design and Damage Index, residual strength of structural systems like Frames after collapse is getting more and more important in order to evaluate their performance in high risk seismic excitations. Coupled Shear Walls (CSW) are one of those important systems in which nonlinear behavior and even collapse of Coupling Beams are predominant and affect nonlinear capacity of these systems. So finding exact point of beams failure and residual strength in CSWs is of great importance. In this study, nonlinear capacity and behavior of CSW Systems was captured by performing series of Nonlinear Static Analysis (Push Over) on different systems (56 and 8 story CSW systems) by changing main design parameters of beam or wall components. Moreover, some dynamic analysis was done, beforehand. Like Modal Analysis to find major natural vibration mode periods, shapes and mass contribution factors, and Nonlinear Time History Analysis in order to see energy balance components and inelastic hysteresis behavior of beam or wall components. At first, possible failures in CSW Systems was found out in two main groups, Global Failures which consist of Shear Wall Failures (Shear, Flexural or even Axial in coupling phase) and Coupling Beam ones (Shear or Flexural in form of Plastic Hinges) and Local ones like Soft Story Mechanism (Shear or Flexural), Beam-Wall Connection Failure (due to beam chord rotation ductility) and Frame Mechanism. After that, Coupling Beam Failures was studied in details which affects nonlinear capacity and contributes to ductility and inelastic energy absorption of CSW Systems. Coupling beams, with each of their two main possible failures, cause three main phases in behavior of system. First one is Coupled Phase until beams strength loss, which is so efficient with respect to axial behavior of shear walls instead of bending. Second Phase is Separated with Minimum Coupling Phase till beams final failure due to residual strength in plastic hinges of beams. And at last Fully Separated Phase which is separate behavior of shear walls in lateral load. As a result, classification of coupling beams with respect to their ability to provide coupling between separate walls into three groups has been done, Strong, Medium and Weak, by definition of Strength ?(??_s) and Weakness Index?(??_w). Strong Beams has predominant shear failure and they can arouse soft story mechanism in shear walls by showing elastic behavior. Medium Beams has flexural failure in routine shear reinforcements(?2V_c?V?_s?4V_c) and at last, Weak Beams has predominant flexural failure and by using minimum stirrups(?0?V?_s
